Удивительное видео нейронов мухи в режиме реального времени

Исследователи взяли мощные методы микроскопии и объединили их, чтобы создать ультрасовременный инструмент для создания трехмерного видео отдельных нервных клеток, функционирующих в личинках живых плодовых мух, которые движутся с естественной скоростью. Команда нейробиологов и инженеров использовала свой инструмент, называемый SCAPE, для наблюдения за проприоцептивными нейронами, которые ощущают местоположение тела в пространстве, когда личинки мухи находятся в движении. Работа была опубликована в Current Biology и проиллюстрировала функцию нейронов в беспрецедентных деталях, показывая, как они сигнализируют о движении в мозг. 

«Мы знаем, что мозг получает сенсорные сигналы через электрические импульсы, передаваемые вдоль нейронов, но мы не понимали, почему некоторые виды нейронов расположены в определенных положениях, или как конкретные шаблоны сигналов представляют различные движения», – объяснил автор исследования Уэсли Грюбер. «Чтобы понять этот процесс, нам нужно было знать, какие сигналы посылают нейроны, пока личинка ползает без ограничений».

Работа показала, что каждый проприоцептивный нейрон играет свою роль, ощущая определенные аспекты движения. Это было верно не только для ползания, но и для более сложных движений.

«Хотя мы могли сделать личинок, чьи нейроны были помечены флуоресцентной вспышкой во время их срабатывания, нам было очень трудно их визуализировать», – отметила соавторка Ребекка Ваадия. «Даже для наших самых быстрых микроскопов требовалось, чтобы образец двигался неестественно медленно, поэтому мы никогда не могли по-настоящему уловить нейронную активность, которая отражала естественные, необремененные движения животного, пока мы не начали использовать SCAPE».

Из-за огромного количества данных, которые были сгенерированы, команда написала алгоритмы для отслеживания проприоцептивных нейронов при их активации, когда тело расширялось и сжималось.

Технология SCAPE , впервые описанная в 2015 году, сканирует живых животных с помощью листа лазерного света для создания трехмерных изображений. Она может проецировать и обнаруживать лист одновременно с помощью одного объектива, создавая трехмерные изображения в 500 раз быстрее, чем другие методы. Это особенно полезно для небольших, прозрачных организмов, таких как плодовые мушки или рыбки данио, потому что отдельные клетки можно увидеть в целом. 

DOI: 10.1016/j.cub.2019.01.060

Вас также может заинтересовать:

• Ученые наблюдают за нейронной активностью 10 тысяч клеток в 3D, в режиме реального времени
• Ученые наблюдают за нейронами, образующими первые цепи в развивающемся эмбрионе
• Визуализация экспрессии генов в организме с помощью ультразвука